KR20180062083A - 히팅 유닛 및 이를 포함하는 잉곳 성장 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 잉곳 성장 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른면, 내부 공간을 가지는 성장 챔버와 상기 내부 공간에 위치하며, 실리콘 용액이 수용되는 성장 용기와 상기 성장 용기를 둘러싸며 위치하며 열을 발생시키는 히팅 유닛과 그리고 상기 성장 용기를 지지하는 서셉터를 포함하되 상기 히팅 유닛은 링 형상을 가지는 제1 링히터와 링 형상을 가지며 상기 제1 링히터의 하부에 위치하는 제2 링히터와 상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터를 결합시키는 제1 결합부와 그리고 상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터의 사이에 위치하며, 상기 제1 링히터를 지지하는 제1 링지지부를 포함하는 잉곳 성장 장치를 포함한다.
Description
본 발명은 단결정 실리콘을 제조할 수 있는 장치에 제공되는 히팅 유닛 및 이를 이용하여 단결정 실리콘을 제조할 수 있는 잉곳 성장 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스 제조용 기판으로 이용되는 실리콘 단결정은 초크랄스키법(Czochralski method, Cz)으로 제조된다. 초크랄스키법은 석영 도가니에 실리콘을 넣고 도가니를 가열하여 실리콘을 용융시킨다. 이 후, 종자단결정(seed crystal)을 실리콘 용융액에 접촉시킨 상태에서 회전하면서 서서히 끌어 올리면 종자 단결정 표면에 용융액이 고체로 응고되어 소정의 지름을 갖는 잉곳(ingot)을 성장시키는 방법이다.
초크랄스키법을 이용한 실리콘 단결정 잉곳 제조 장치는 성장 챔버와 실리콘 잉곳을 인상하면서 성장시키는 인상부로 이루어진다. 성장챔버 내부에는 실리콘을 용융시키고 용융액을 수용하는 도가니, 히터, 단열부재, 도가니 지지축 등의 구조물이 구비한다. 이러한 구조물들이 위치하는 곳을 핫존 파트(Hotzone parts, H/Z parts)라 한다. 핫존 파트들은 대부분 흑연(graphite)으로 제조되고, 핫존 파트의 구성성분은 특성 및 제조사에 따라 다르게 나타난다.
한편, 초크랄스키법의 제조 과정에서 도가니의 주변에는 히터가 위치한다. 종래의 일반적인 히터의 구조와는 달리 코일형태의 히터는 링형상을 가지는 개별 히터가 적층되어 위치하며, 상부의 히터와 하부의 히터는 서로 연결시켜주는 부위가 존재한다. 상부의 히터와 하부의 히터는 서로 연결시켜주는 부위를 제외하고는 일정한 간격 이격되어 위치한다.
다만, 이러한 히터의 구조는 다음과 같은 문제점이 있다.
상부 히터와 하부 히터를 서로 연결시켜주는 부위는 전체 히터의 면적에 비해 매우 작은 면적을 차지한다. 이에 따라, 상부 히터의 하중으로 인해 쳐짐이 발생할 있다. 이러한 처짐 현상은 히터 내에 크랙을 유발하는 구조적인 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안정적으로 열을 발생시켜, 단결정 실리콘 제조 공정에 효율을 향상시킬 수 있는 히팅 유닛 및 이를 포함하는 잉곳 성장 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 잉곳 성장 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 잉곳 성장 장치는 내부 공간을 가지는 성장 챔버와 상기 내부 공간에 위치하며, 실리콘 용액이 수용되는 성장 용기와 상기 성장 용기를 둘러싸며 위치하며 열을 발생시키는 히팅 유닛과 그리고 상기 성장 용기를 지지하는 서셉터를 포함하되 상기 히팅 유닛은 링 형상을 가지는 제1 링히터와 링 형상을 가지며 상기 제1 링히터의 하부에 위치하는 제2 링히터와 상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터를 결합시키는 제1 결합부와 그리고 상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터의 사이에 위치하며, 상기 제1 링히터를 지지하는 제1 링지지부를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 링지지부는 'ㄷ'자 형상으로 제공되며, 상기 제2 링히터에 끼움 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 링지지부는 복수개 제공되며, 상기 복수개의 제1 링지지부 및 상기 제1 결합부는 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수개의 제1 링지지부 및 상기 제1 결합부는 상기 제2 링히터의 중심을 중심으로 90도 간격으로 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 히팅 유닛은 링 형상을 가지며, 상기 제2 링히터의 하부에 위치하는 제3 링히터와 상기 제2 링히터와 상기 제3 링히터를 결합시키는 제2 결합부와 그리고 상기 제2 링히터와 상기 제3 링히터의 사이에 위치하여 상기 제2 링히터를 지지하고, 상기 제1 링지지부 하부에서 일정 거리 이격되어 위치하는 제2 링지지부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 링지지부는 'ㄷ'자 형상으로 제공되며, 상기 제2 링히터에 끼움 결합되고 상기 제2 링지지부는 복수개 제공되며, 상기 복수개의 제2 링지지부 및 상기 제2 결합부는 상기 제3 링히터의 중심을 중심으로 90도 간격으로 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 링지지부 및 상기 제2 링지지부는 세라믹 재질로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 세라믹 재질은 질화 붕소(Boron Nitride), 실리콘 카바이드(SiC), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 질화규소(Si3N4) 중 어느 하나로 제공될 수 있다.
본 발명은 단결정 실리콘을 성장시키기 위해 실리콘 용액이 수용되는 성장 용기를 둘러싸며 위치하여 열을 발생시키는 히팅 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 히팅 유닛은 링 형상을 가지는 제1 링히터와 링 형상을 가지며 상기 제1 링히터의 하부에 위치하는 제2 링히터와 상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터를 결합시키는 제1 결합부와 그리고 상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터의 사이에 위치하며, 상기 제1 링히터를 지지하는 제1 링지지부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 링지지부는 'ㄷ'자 형상으로 제공되며, 상기 제2 링히터에 끼움 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 링지지부는 복수개 제공되며, 상기 복수개의 제1 링지지부 및 상기 제1 결합부는 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수개의 제1 링 지지부 및 상기 제1 결합부는 상기 제2 링히터의 중심을 중심으로 90도 간격으로 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 히팅 유닛은 링 형상을 가지며, 상기 제2 링히터의 하부에 위치하는 제3 링히터와 상기 제2 링히터와 상기 제3 링히터를 결합시키는 제2결합부와 그리고 상기 제2 링히터와 상기 제3 링히터의 사이에 위치하여 상기 제2 링히터를 지지하고, 상기 제1 링지지부 하부에서 일정 거리 이격되어 위치하는 제2 링지지부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 링지지부는 'ㄷ'자 형상으로 제공되며, 상기 제2 링히터에 끼움 결합되고 상기 제2 링지지부는 복수개 제공되며, 상기 복수개의 제2 링지지부 및 상기 제2 결합부는 상기 제3 링히터의 중심을 중심으로 90도 간격으로 이격되어 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 링지지부 및 상기 제2 링지지부는 세라믹 재질로 제공되며, 상기 세라믹 재질은 질화 붕소(Boron Nitride), 실리콘 카바이드(SiC), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 질화규소(Si3N4) 중 어느 하나로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 히팅 유닛의 상부 및 하루 링히터의 사이에 복수개의 링지지부를 제공하여, 상부이 링히터의 처짐 현상을 방지 또는 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상부의 링히터를 지지하는 링지지부를 제공하여, 히티 유닛의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉곳 성장 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히팅 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 히팅 유닛의 일부를 보여주는 정면도다.
도 4는 도 2의 히팅 유닛의 다른 일부를 보여주는 측면도이다.
도 5는 도 2의 히팅 유닛 중 제2 링히터를 보여주는 단면도이다.
도 6은 제2 링히터에 결합되는 제1 링지지부를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 도면에서 A-A' 방향으로 바라본 단면도이다.
도 8은 제1 결합부를 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히팅 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 히팅 유닛의 일부를 보여주는 정면도다.
도 4는 도 2의 히팅 유닛의 다른 일부를 보여주는 측면도이다.
도 5는 도 2의 히팅 유닛 중 제2 링히터를 보여주는 단면도이다.
도 6은 제2 링히터에 결합되는 제1 링지지부를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 도면에서 A-A' 방향으로 바라본 단면도이다.
도 8은 제1 결합부를 보여주는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되게 도시된 부분도 있다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 단결정 실리콘을 제조할 수 있는 잉곳 성장 장치(10)를 제공한다. 본 발명의 단결정 실리콘 제조 시 사용하는 잉곳 성장 방법은 초크랄스키법을 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉곳 성장 장치(10)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉곳 성장 장치를 보여주는 단면도이다.
도 1를 참고하면, 잉곳 성장 장치(10)는 성장 챔버(100), 성장 용기(200), 서텝터(400) 그리고 히팅 유닛(300)을 포함한다.
성장 챔버(100)는 내부에 공간을 가진다. 성장 챔버(100)의 내부 공간은 잉곳을 성장시키는 공간으로 활용 될 수 있다. 성장 챔버(100)는 밀폐된 챔버로 제공될 수 있다.
성장 챔버(100)에는 가스 주입구(110)가 형성될 수 있다. 일 예로 가스 주입구(110)는 성장 챔버(100)의 상부에 형성될 수 있다. 가스 주입구(110)는 외부로부터 가스를 공급 받아 내부 공간으로 공급될 수 있다. 일 예로 가스는 불활성 가스일 수 있다. 일 예로 불활성 가스는 아르곤 가스일 수 있다. 이와는 달리, 아르곤 가스가 아닌 다른 불활성 가스로 제공될 수 있다.
성장 챔버(100)의 내부로 공급된 가스는 내벽에 증착되는 이물질인 실리콘 함유 화합물을 제거하여 배기구(130)로 배출하는 역할을 한다.
성장 챔버(100)에는 배기구(130)가 형성될 수 있다. 배기구(130)는 내부에 실리콘 함유 화합물을 배출하기 위한 통로이다. 배기구(130)는 외부의 배기관(150)과 연결될 수 있다.
성장 용기(200)는 성장 챔버(100)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 성장 용기(200)는 상부가 개방된 용기로 제공될 수 있다. 성장 용기(200)는 흑연 재질로 제공될 수 있다. 성장 용기(200)는 후술하는 서텝터(400)에 의해서 회전될 수 있다. 성장 용기(200)의 내부에는 용융된 실리콘이 수용될 수 있다. 종결정을 실리콘 용액이 담긴 성장 용기(200)에 침지시킨 상태에서 성장 용기(200)를 회전시키면서 종결정을 인상시켜 잉곳을 성장 시킬 수 있다.
서텝터(400)는 성장 용기(200)를 지지하며 회전시킬 수 있다. 서텝터(400)는 성장 용기(200)의 하부에 위치하여 성장 용기(200)를 지지한다. 서텝터(400)는 하부에 별도의 회전축과 연결되며, 회전 구동력을 제공하는 장치에 의해서 회전될 수 있다. 일 예로 회전 구동력을 제공하는 장치는 모터 일 수 있다. 이와는 달리, 회전 구동력을 제공하는 장치라면 제한없이 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 히팅 유닛을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2의 히팅 유닛의 일부를 보여주는 정면도이고, 도 4는 도 2의 히팅 유닛의 다른 일부를 보여주는 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 히팅 유닛(300)은 성장 용기(200)를 둘러싸며 위치할 수 있다. 히팅 유닛(300)은 성장 용기(200)의 주변에서 열을 발생시킬 수 있다. 히팅 유닛(300)은 복수개의 링형상을 가지는 링히터가 적층되는 형태로 제공될 수 있다. 히팅 유닛(300)의 링히터는 외부의 전원으로부터 전류를 공급받아 발열되는 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 링히터는 그라파이트 재질로 제공될 수 있다. 이와는 달리, 전류를 공급받아 열을 발생시킬 수 있는 재질이라면 제한없이 적용가능하다.
히팅 유닛(300)은 제1 링히터(310), 제2 링히터(320), 제3 링히터(330), 제4 링히터(340), 제1 결합부(311), 제2 결합부(321), 제3 결합부(331), 제1 링지지부(313), 제2 링지지부(323) 그리고 제3 링지지부(333)를 포함한다.
제1 링히터(310)는 링 형상으로 제공될 수 있다. 제1 링히터(310)는 상부에서 바라 볼 때, 전체적으로 원형의 형상을 가지나 일부가 끊어진 형태로 제공될 수 있다. 일 예로 제1 링히터(310)의 일단은 후술하는 제1 결합부(311)와 일정거리 이격되어 위치할 수 있다.
제2 링히터(320)는 제1 링히터(310)의 하부에 위치할 수 있다. 제2 링히터(320)는 상부에서 바라 볼 때, 전체적으로 원형의 형상을 가질 수 있다. 제2 링히터(320)는 제1 링히터(310)와 대체로 동일한 크기 및 모양을 가질 수 있다. 일 예로 후술하는 제2 링히터(320)의 부분 중 제1 결합부(311)와 제2 결합부(321)가 결합하는 부위는 일정거리 이격되어 위치할 수 있다.
제3 링히터(330)는 제2 링히터(320)의 하부에 위치할 수 있다. 제3 링히터(330)는 상부에서 바라 볼 때, 전체적으로 원형의 형상을 가질 수 있다. 제3 링히터(330)는 제1 링히터(310) 및 제2 링히터(320)와 대체로 동일한 크기 및 모양을 가질 수 있다. 일 예로 후술하는 제2 링히터(320)의 부분 중 제2 결합부(321)와 제3 결합부(331)가 결합하는 부위는 일정거리 이격되어 위치할 수 있다.
제4 링히터(340)는 제3 링히터(330)의 하부에 위치할 수 있다. 제4 링히터(340)는 상부에서 바라 볼 때, 전체적으로 원형의 형상을 가질 수 있다. 제4 링히터(340)는 제1 링히터(310), 제2 링히터(320) 그리고 제3 링히터(330)와 대체로 동일한 크기 및 모양을 가질 수 있다. 일 예로 제4 링히터(340)의 일단은 후술하는 제3 결합부(331)와 일정거리 이격되어 위치할 수 있다.
제1 결합부(311)는 제1 링히터(310)와 제2 링히터(320)를 결합시킬 수 있다. 제1 결합부(311)는 제1 링히터(310)의 하부면 및 제2 링히터(320)의 상부면의 일부와 각각 결합될 수 있다. 일 예로 제1 결합부(311)의 상부는 제1 링히터(310)의 일단과 이격되어 위치할 수 있다. 일 예로 제1 결합부(311)의 하부는 제2 링히터(320)의 일단과 이격되어 위치할 수 있다. 제1 결합부(311)는 제1 링히터(310), 제2 링히터(320), 제3 링히터(330) 그리고 제4 링히터(340)와 동일한 재질로 제공될 수 있다.
제2 결합부(321)는 제2 링히터(320)와 제3 링히터(330)를 결합시킬 수 있다. 제2 결합부(321)는 제2 링히터(320)의 하부면 및 제3 링히터(330)의 상부면의 일부와 각각 결합될 수 있다. 상부에서 바라 볼 때, 제1 결합부(311)와 제2 결합부(321)는 서로 중첩되게 위치하지 않고 일정거리 이격되어 위치할 수 있다. 제2 결합부(321)의 상부는 제2 링히터(320)의 일단과 이격되어 위치할 수 있다. 일 예로 제2 결합부(321)의 하부는 제3 링히터(330)의 일단과 이격되어 위치할 수 있다. 제2 결합부(321)는 제1 결합부(311)와 대체로 동일한 형상 및 모양으로 제공될 수 있다. 제2 결합부(321)는 제1 링히터(310), 제2 링히터(320), 제3 링히터(330) 그리고 제4 링히터(340)와 동일한 재질로 제공될 수 있다.
제3 결합부(331)는 제3 링히터(330)와 제4 링히터(340)를 결합시킬 수 있다. 제3 결합부(331)는 제3 링히터(330)의 하부면 및 제4 링히터(340)의 상부면의 일부와 각각 결합될 수 있다. 상부에서 바라 볼 때, 제2 결합부(321)와 제3 결합부(331)는 서로 중첩되게 위치하지 않고 일정거리 이격되어 위치할 수 있다. 제3 결합부(331)의 상부는 제3 링히터(330)의 일단과 이격되어 위치할 수 있다. 일 예로 제3 결합부(331)의 하부는 제4 링히터(340)의 일단과 이격되어 위치할 수 있다. 제3 결합부(331)는 제2 결합부(321)와 대체로 동일한 형상 및 모양으로 제공될 수 있다. 제3 결합부(331)는 제1 링히터(310), 제2 링히터(320), 제3 링히터(330) 그리고 제4 링히터(340)와 동일한 재질로 제공될 수 있다.
도 5는 도 2의 히팅 유닛 중 제2 링히터를 보여주는 단면도이고, 도 6은 제2 링히터에 결합되는 제1 링지지부를 보여주는 도면이고, 도 7은 도 6의 도면에서 A-A' 방향으로 바라본 단면도이고, 도 8은 제1 결합부를 보여주는 평면도이다.
도 5 내지 도 8을 참고하면, 제1 링지지부(313)는 제1 링히터(310)를 지지할 수 있다. 제1 링지지부(313)는 제1 링히터(310)와 제2 링히터(320)의 사이에 위치할 수 있다. 제1 링지지부(313)는 'ㄷ'자 형상으로 제공될 수 있다. 제1 링지지부(313)는 제2 링히터(320)에 끼움 결합될 수 있다. 제1 링지지부(313)는 상면은 제1 링히터(310)와 접촉할 수 있다.
제1 링지지부(313)는 복수개 제공될 수 있다. 복수개의 제1 링지지부(313) 및 제1 결합부(311)는 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다. 일 예로 복수개의 제1 링지지부(313) 및 제1결합부는 제2 링히터(320)의 중심을 기준으로 일정한 각도 이격되어 위치할 수 있다. 일 예로 도 5와 같이, 제1 링지지부(313)가 3개 제공되는 경우 3개의 제1 링지지부(313)와 제1 결합부(311)는 제2 링히터(320)의 중심을 기준으로 90도 간격 이격되어 위치할 수 있다. 상술한 예와는 달리, 제1 링지지부(313)는 다른 개수로 제공될 수 있으며, 제1 링지지부(313)와 제1 결합부(311)의 이격 각도 역시 달라 질 수 있다.
제1 링지지부(313)는 내열성이 우수하고, 기계적 강도가 우수하며, 내식성 및 전기 절연성이 우수한 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 제1 링지지부(313)는 세라믹 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 제1 링지지부(313)는 질화 붕소(Boron Nitride), 실리콘 카바이드(SiC), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 질화규소(Si3N4) 중 어느 하나로 제공될 수 있다.
제1 링지지부(313)는 제1 링히터(310) 및 제2 링히터(320) 사이에 끼움 결합하여 제1 링히터(310)를 지지할 수 있으며, 제1 링히터(310)의 처짐이 발생시에도 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 제1 링지지부(313)는 복수개가 일정한 간격으로 이격되어 위치하여, 상부에 처짐 현상 시 고르게 제1 링히터(310)를 지지할 수 있어, 제1 링히터(310)가 하부로 작용하는 힘의 불균형을 방지하여 제1 링히터(310)를 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 제1 링지지부(313)는 내열성이 좋은 재질로 제공되어, 제1 링히터(310) 및 제2 링히터(320)에서 발생되는 열에도 열화되어 파괴되지 않고 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 이를 통해 히팅 유닛(300)의 내구성을 높여주며, 단결정 실리콘 제조 시 잉곳 성장 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
제2 링지지부(323)는 제2 링히터(320)를 지지할 수 있다. 제2 링지지부(323)는 제2 링히터(320)와 제3 링히터(330)의 사이에 위치할 수 있다. 제2 링지지부(323)는 'ㄷ'자 형상으로 제공될 수 있다. 제2 링지지부(323)는 제3 링히터(330)에 끼움 결합될 수 있다. 제2 링지지부(323)는 상면은 제2 링히터(320)와 접촉할 수 있다.
제2 링지지부(323)는 복수개 제공될 수 있다. 복수개의 제2 링지지부(323) 및 제2 결합부(321)는 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다. 일 예로 복수개의 제2 링지지부(323) 및 제2 결합부(321)는 제3 링히터(330)의 중심을 기준으로 일정한 각도 이격되어 위치할 수 있다. 일 예로 제2 링지지부(323)가 3개 제공되는 경우, 3개의 제2 링지지부(323)와 제2 결합부(321)는 제3 링히터(330)의 중심을 기준으로 90도 간격 이격되어 위치할 수 있다. 상술한 예와는 달리, 제2 링지지부(323)는 다른 개수로 제공될 수 있으며, 제2 링지지부(323)와 제2 결합부(321)의 이격 각도 역시 달라 질 수 있다.
제2 링지지부(323)는 제1 링지지부(313)와 동일한 재질로 제공될 수 있다. 제2 링지지부(323)는 내열성이 우수하고, 기계적 강도가 우수하며, 내식성 및 전기 절연성이 우수한 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 제2 링지지부(323)는 세라믹 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 제1 링지지부(313)는 질화 붕소(Boron Nitride), 실리콘 카바이드(SiC), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 질화규소(Si3N4) 중 어느 하나로 제공될 수 있다.
제2 링지지부(323)는 제2 링히터(320) 및 제3 링히터(330) 사이에 끼움 결합하여 제2 링히터(320)를 지지할 수 있으며, 제2 링히터(320)의 처짐이 발생시에도 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 제2 링지지부(323)는 복수개가 일정한 간격으로 이격되어 위치하여, 상부에 처짐 현상 시 고르게 제2 링히터(320)를 지지할 수 있어, 제2 링히터(320)가 하부로 작용하는 힘의 불균형을 방지하여 제2 링히터(320)를 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 제2 링지지부(323)는 내열성이 좋은 재질로 제공되어, 제2 링히터(320) 및 제3 링히터(330)에서 발생되는 열에도 열화되어 파괴되지 않고 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 이를 통해 히팅 유닛(300)의 내구성을 높여주며, 단결정 실리콘 제조 시 잉곳 성장 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
제3 링지지부(333)는 제3 링히터(330)를 지지할 수 있다. 제3 링지지부(333)는 제3 링히터(330)와 제4 링히터(340)의 사이에 위치할 수 있다. 제3 링지지부(333)는 'ㄷ'자 형상으로 제공될 수 있다. 제3 링지지부(333)는 제4 링히터(340)에 끼움 결합될 수 있다. 제3 링지지부(333)는 상면은 제3 링히터(330)와 접촉할 수 있다.
제3 링지지부(333)는 복수개 제공될 수 있다. 복수개의 제3 링지지부(333) 및 제3 결합부(331)는 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다. 일 예로 복수개의 제2 링지지부(323) 및 제2 결합부(321)는 제3 링히터(330)의 중심을 기준으로 일정한 각도 이격되어 위치할 수 있다. 일 예로 제3 링지지부(333)가 3개 제공되는 경우, 3개의 제3 링지지부(333)와 제3 결합부(331)는 제4 링히터(340)의 중심을 기준으로 90도 간격 이격되어 위치할 수 있다. 상술한 예와는 달리, 제3 링지지부(333)는 다른 개수로 제공될 수 있으며, 제3 링지지부(333)와 제3 결합부(331)의 이격 각도 역시 달라 질 수 있다.
제3 링지지부(333)는 제1 링지지부(313) 및 제2 링지지부(323)와 동일한 재질로 제공될 수 있다. 제3 링지지부(333)는 내열성이 우수하고, 기계적 강도가 우수하며, 내식성 및 전기 절연성이 우수한 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 제2 링지지부(323)는 세라믹 재질로 제공될 수 있다. 일 예로 제1 링지지부(313)는 질화 붕소(Boron Nitride), 실리콘 카바이드(SiC), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 질화규소(Si3N4) 중 어느 하나로 제공될 수 있다.
제3 링지지부(333)는 제3 링히터(330) 및 제4 링히터(340) 사이에 끼움 결합하여 제3 링히터(330)를 지지할 수 있으며, 제3 링히터(330)의 처짐이 발생시에도 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 제3 링지지부(333)는 복수개가 일정한 간격으로 이격되어 위치하여, 상부에 처짐 현상 시 고르게 제3 링히터(330)를 지지할 수 있어, 제3 링히터(330)가 하부로 작용하는 힘의 불균형을 방지하여 제3 링히터(330)를 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 제3 링지지부(333)는 내열성이 좋은 재질로 제공되어, 제3 링히터(330) 및 제4 링히터(340)에서 발생되는 열에도 열화되어 파괴되지 않고 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 이를 통해 히팅 유닛(300)의 내구성을 높여주며, 단결정 실리콘 제조 시 잉곳 성장 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 히팅 유닛(300)의 개별 링히터의 사이에 링지지부를 제공하여, 상부에 링히터를 안정적으로 지지하여 히팅 유닛(300)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한 이를 통해서 잉곳 성장 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 예에서는 히팅 유닛(300)이 4개의 링히터(제1 링히터(310), 제2 링히터(320), 제3 링히터(330), 제4 링히터(340))를 가지며, 링지지부는 3개의 링지지부(제1 링지지부(313), 제2 링지지부(323), 제3 링지지부(333))를 가지는 것을 예로 들었으나, 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 복수개 제공될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 잉곳 성장 장치
110: 성장 챔버
200: 성장 용기 300: 히팅 유닛
310: 제1 링히터 311: 제1 결합부
313: 제1 링지지부 320: 제2 링히터
321: 제2 결합부 323: 제2 링지지부
330: 제3 링히터 331: 제3 결합부
333: 제3 링지지부 340: 제4 링히터
400: 서셉터
200: 성장 용기 300: 히팅 유닛
310: 제1 링히터 311: 제1 결합부
313: 제1 링지지부 320: 제2 링히터
321: 제2 결합부 323: 제2 링지지부
330: 제3 링히터 331: 제3 결합부
333: 제3 링지지부 340: 제4 링히터
400: 서셉터
Claims (15)
- 단결정 실리콘 잉곳을 성장시키는 잉곳 성장 장치에 있어서,
내부 공간을 가지는 성장 챔버와;
상기 내부 공간에 위치하며, 실리콘 용액이 수용되는 성장 용기와;
상기 성장 용기를 둘러싸며 위치하며 열을 발생시키는 히팅 유닛과; 그리고
상기 성장 용기를 지지하는 서셉터를 포함하되,
상기 히팅 유닛은,
링 형상을 가지는 제1 링히터와;
링 형상을 가지며 상기 제1 링히터의 하부에 위치하는 제2 링히터와;
상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터를 결합시키는 제1 결합부와; 그리고
상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터의 사이에 위치하며, 상기 제1 링히터를 지지하는 제1 링지지부를 포함하는 잉곳 성장 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 링지지부는 'ㄷ'자 형상으로 제공되며, 상기 제2 링히터에 끼움 결합되는 잉곳 성장 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제1 링지지부는 복수개 제공되며, 상기 복수개의 제1 링지지부 및 상기 제1 결합부는 일정 간격 이격되어 위치하는 잉곳 성장 장치. - 제3항에 있어서,
상기 복수개의 제1 링지지부 및 상기 제1 결합부는 상기 제2 링히터의 중심을 중심으로 90도 간격으로 이격되어 위치하는 잉곳 성장 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히팅 유닛은,
링 형상을 가지며, 상기 제2 링히터의 하부에 위치하는 제3 링히터와;
상기 제2 링히터와 상기 제3 링히터를 결합시키는 제2 결합부와; 그리고
상기 제2 링히터와 상기 제3 링히터의 사이에 위치하여 상기 제2 링히터를 지지하고, 상기 제1 링지지부 하부에서 일정 거리 이격되어 위치하는 제2 링지지부를 더 포함하는 잉곳 성장 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제2 링지지부는 'ㄷ'자 형상으로 제공되며, 상기 제2 링히터에 끼움 결합되고,
상기 제2 링지지부는 복수개 제공되며, 상기 복수개의 제2 링지지부 및 상기 제2 결합부는 상기 제3 링히터의 중심을 중심으로 90도 간격으로 이격되어 위치하는 잉곳 성장 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제1 링지지부 및 상기 제2 링지지부는 세라믹 재질로 제공되는 잉곳 성장 장치. - 제7항에 있어서,
상기 세라믹 재질은 질화 붕소(Boron Nitride), 실리콘 카바이드(SiC), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 질화규소(Si3N4) 중 어느 하나로 제공되는 잉곳 성장 장치. - 단결정 실리콘을 성장시키기 위해 실리콘 용액이 수용되는 성장 용기를 둘러싸며 위치하여 열을 발생시키는 히팅 유닛에 있어서,
링 형상을 가지는 제1 링히터와;
링 형상을 가지며 상기 제1 링히터의 하부에 위치하는 제2 링히터와;
상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터를 결합시키는 제1 결합부와; 그리고
상기 제1 링히터와 상기 제2 링히터의 사이에 위치하며, 상기 제1 링히터를 지지하는 제1 링지지부를 포함하는 히팅 유닛. - 제9항에 있어서,
상기 제1 링지지부는 'ㄷ'자 형상으로 제공되며, 상기 제2 링히터에 끼움 결합되는 히팅 유닛. - 제10항에 있어서,
상기 제1 링지지부는 복수개 제공되며, 상기 복수개의 제1 링지지부 및 상기 제1 결합부는 일정 간격 이격되어 위치하는 히팅 유닛. - 제2항에 있어서,
상기 복수개의 제1 링 지지부 및 상기 제1 결합부는 상기 제2 링히터의 중심을 중심으로 90도 간격으로 이격되어 위치하는 히팅 유닛. - 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히팅 유닛은,
링 형상을 가지며, 상기 제2 링히터의 하부에 위치하는 제3 링히터와;
상기 제2 링히터와 상기 제3 링히터를 결합시키는 제2결합부와; 그리고
상기 제2 링히터와 상기 제3 링히터의 사이에 위치하여 상기 제2 링히터를 지지하고, 상기 제1 링지지부 하부에서 일정 거리 이격되어 위치하는 제2 링지지부를 더 포함하는 히팅 유닛. - 제13항에 있어서,
상기 제2 링지지부는 'ㄷ'자 형상으로 제공되며, 상기 제2 링히터에 끼움 결합되고,
상기 제2 링지지부는 복수개 제공되며, 상기 복수개의 제2 링지지부 및 상기 제2 결합부는 상기 제3 링히터의 중심을 중심으로 90도 간격으로 이격되어 위치하는 히팅 유닛. - 제13항에 있어서,
상기 제1 링지지부 및 상기 제2 링지지부는 세라밀 재질로 제공되며,
상기 세라믹 재질은 질화 붕소(Boron Nitride), 실리콘 카바이드(SiC), 산화알루미늄(Al2O3) 또는 질화규소(Si3N4) 중 어느 하나로 제공되는 히팅 유닛.
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